KR102283114B1 - Qam-fbmc 시스템에서 mmse 필터를 이용한 단계적 간섭 제어 수신 방법 및 시스템 - Google Patents

Qam-fbmc 시스템에서 mmse 필터를 이용한 단계적 간섭 제어 수신 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

QAM-FBMC 시스템에서 MMSE 필터를 이용한 단계적 간섭 제어 수신 방법 및 장치가 제시된다. 본 발명에서 제안하는 QAM-FBMC 시스템에서 MMSE 필터를 이용한 단계적 간섭 제어 수신 방법은 간섭을 제거하기 위해 해당 심볼에 인접한 송신 심볼들을 검출하는 단계 및 검출된 심볼 성분을 이용하여 다시 해당 심볼을 재검출하는 단계를 포함한다.

Description

QAM-FBMC 시스템에서 MMSE 필터를 이용한 단계적 간섭 제어 수신 방법 및 시스템{Iterative interference cancellation receiver with MMSE filter for QAM-FBMC system}
본 발명은 QAM-FBMC 시스템에서 MMSE 필터를 이용한 단계적 간섭 제어 수신 방법 및 시스템에 관한 것이다.
무선 통신 시스템 표준으로 오랜 기간 활용된 CP-OFDM은 단순한 변복조 방식과, 신호 처리에 적합한 구조를 가지고 있다. 그러나 CP-OFDM은 사각 파형의 펄스 형성을 가져 주파수 대역 외 방출 특성이 높아 시스템 주파수 효율을 감소시키는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해, 차세대 무선 통신에서는 CP-OFDM을 대체할 새 파형(New waveform)의 후보를 오랜 기간 논의하고 있다.
새 파형이 가져야 하는 가장 큰 특징은, 시간 및 주파수 축에서 잘 지역화 되어야 하고, 비동기 환경과 같은 복잡한 채널 환경에서 유연한 설계를 통해 대응할 수 있도록 높은 자유도를 가져야 한다. 이러한 점을 만족시키기 위해 최근 QAM-FBMC가 제안되어 다루어지고 있다.
QAM-FBMC는 기존의 OQAM-FBMC가 가진 단점을 극복하여 제안된 기술이다. 기본적으로, FBMC의 구조를 따르고 있으므로, 서브캐리어 당 필터를 각각 적용하여 주파수 제한 특성을 좋게 하고, 유연한 파형 설계를 가능하게 하여 다양한 시나리오를 만족할 수 있다. 기존 기술인 OQAM-FBMC은 실수 축에서의 직교성 만을 달성함으로 인해 복소 채널 환경에서 간섭의 영향을 크게 받는 OQAM 변조를 사용한다. 반면, QAM-FBMC는 필터 계수의 전역 최적화를 통해 펄스 형성 필터를 특별히 설계한다.
Balian-Low theorem에 따라, 시스템 펄스 형성 필터의 시간 및 주파수 지역화와 직교성을 동시에 만족하는 것은 불가능하므로, 필터 설계 시 직교성 조건을 일부 완화하여 지역화와 완화된 직교성을 최대한 동시에 달성하는 형태로 QAM 변조를 사용하게 되었다. 이러한 필터 설계를 통한 QAM-FBMC 시스템은 어느 정도의 직교성과 높은 주파수 제한 특성을 보장하지만, 필터가 완벽한 직교성을 가지지는 못하므로, 남은 간섭 성분에 의해 성능의 한계가 존재하게 된다.
이렇게 비직교 필터 설계를 통해 시스템에는 기본적으로 잔여 간섭이 존재하게 되는데, 이는 비트 에러율에서 약간의 성능 저하가 발생하게 되며, 이를 수신단에서의 처리를 통해 개선하고자 하는 연구가 존재하였다.
선행문헌[1]: QAM-FBMC 시스템에서 간섭을 제어하는 방법 및 장치(US10,164,803 (2018.12.25)).
기존의 기술은 QAM-FBMC의 송수신 전체에 대한 등가 전달 함수를 구성하여, 주파수 분해(Spectral factorization)를 수행하고, 이를 통해 프리코딩(Precoding) 및 판정 궤환 등화기(Decision feedback equalizer)를 통해 간섭을 제거하는 방식을 제안하고 있다. 이는 등가 전달 함수를 정확하게 구성할 수 있다면 송신 수신 필터의 종류와 관계없이 적용하여 잔여 간섭을 제거해 성능 감소를 크게 완화할 수 있다. 그러나, 시스템 등가 함수를 구성하여 주파수 분해하는 과정의 복잡도가 높고, 추가로 필요한 다중 탭 필터를 적용할 때 필요한 계산 복잡도 및 시스템 딜레이가 단점으로 지적될 수 있다.
다른 방면으로는, 기존의 모든 QAM-FBMC 시스템이 사용하는 정합 필터(Matched filter) 수신기를 대체하여, 간섭이 존재하는 비직교 시스템인 QAM-FBMC에서 그 간섭을 최소화하도록 하는 MMSE(minimum mean-squared-error) 방식으로 수신 필터를 사용하는 기술이 제안되었다.
선행문헌[2]: 필터 뱅크 다중 반송파 시스템의 내재 간섭을 최소화하는 송수신 필터 설계 방법 및 장치(10-2019-0010724(2019.01.28)
선행문헌[3]: H. Han, N. Kim and H. Park, "Design of QAM-FBMC Waveforms Considering MMSE Receiver," will be appeared in IEEE Communications Letters.(https://doi.org/10.1109/LCOMM.2019.2952375)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 MMSE 필터를 이용해 수신 신호의 잔여 간섭을 단계적으로 제거(Interference cancellation)함으로써, 복잡한 다중 탭 행렬 다항식에 대한 연산 없이, 잔여 간섭을 제어 가능한 수신기를 제공하는데 있다.
일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 QAM-FBMC 시스템에서 MMSE 필터를 이용한 단계적 간섭 제어 수신 방법은 간섭을 제거하기 위해 해당 심볼에 인접한 송신 심볼들을 검출하는 단계 및 검출된 심볼 성분을 이용하여 다시 해당 심볼을 재검출하는 단계를 포함한다.
간섭을 제거하기 위해 해당 심볼에 인접한 송신 심볼들을 검출하는 단계는 사전-제거(Pre-cancellation)를 선택적으로 수행하는 단계, 해당 심볼에 대한 검출을 수행하는 단계, 해당 심볼의 경판정 심볼(hard decision symbol)을 계산하는 단계, 해당 심볼에 대한 제거를 수행하는 단계를 포함한다.
간섭을 제거하기 위해 해당 심볼에 인접한 송신 심볼들을 검출하는 단계는 해당 심볼에 인접한 송신 심볼들에 대하여, 각 심볼에 대한 검출을 수행하고, 각 심볼의 경판정 심볼을 계산하고, 각 심볼에 대한 제거를 수행하는 단계를 반복한다.
간섭을 제거하기 위해 해당 심볼에 인접한 송신 심볼들을 검출하는 단계는 선행 심볼에 대한 사전 검출 정보에 기초하여 선행 심볼로부터의 간섭 신호를 제거한다. 다시 말해, 사전에 판정 완료된 선행 심볼 정보에 기초하여 선행 심볼로부터의 간섭 신호를 제거한다.
검출된 심볼 성분을 이용하여 다시 해당 심볼을 재검출하는 단계는 해당 심볼을 제외한 나머지 간섭 성분을 모두 제거하는 단계, 해당 심볼에 대해 재검출하는 단계를 포함한다.
또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 QAM-FBMC 시스템에서 MMSE 필터를 이용한 단계적 간섭 제어 수신 장치는 MMSE 필터를 이용하여 간섭을 제거하기 위해 해당 심볼에 인접한 송신 심볼들을 검출하고, 검출된 심볼 성분을 이용하여 다시 해당 심볼을 재검출하는 검출부를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면 MMSE 조건에 따라 설계된 수신 필터를 이용해, QAM-FBMC의 주요 간섭 성분들을 제한적으로 제거할 수 있도록 구성하여 불필요한 복잡도를 최소화할 수 있다. 또한, 인접 심볼로부터의 간섭(Inter-symbol interference, ISI)을 제거할 때, 인접 심볼에 대한 수신 신호를 사용하지 않고 목표 시간 구간에서 블록 신호 처리를 통해 제거하므로, 추가적인 계산 복잡도와 시스템 딜레이 없이 간섭을 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 확장 FFT 기반의 QAM-FBMC 송신 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 QAM-FBMC 시스템에서 MMSE 필터를 이용한 단계적 간섭 제어 수신 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 결과이다.
본 발명에서는 MMSE 필터를 이용해 수신 신호의 잔여 간섭을 단계적으로 제거(Interference cancellation)함으로써, 복잡한 다중 탭 행렬 다항식에 대한 연산 없이, 잔여 간섭을 제어 가능한 수신기를 제안한다. 제안된 기술은 MMSE 조건에 따라 설계된 수신 필터를 이용해, QAM-FBMC의 주요 간섭 성분들을 제한적으로 제거할 수 있도록 구성하여 불필요한 복잡도를 최소화 하였다. 또한, 인접 심볼로부터의 간섭(Inter-symbol interference; ISI)을 제거할 때, 인접 심볼에 대한 수신 신호를 사용하지 않고 목표 시간 구간에서 블록 신호 처리를 통해 제거하므로, 추가적인 계산 복잡도와 시스템 딜레이 없이 간섭을 제거할 수 있도록 하였다.
컴퓨터 시뮬레이션 결과에 의해, 제안된 간섭 제거 방식이 사용된 수신기를 통하여, 잔여 간섭이 크게 감소하며, 그 결과 개선된 비트 에러율 성능을 보임을 확인할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, QAM-FBMC의 잔여 간섭을 제거하기 위해 MMSE 필터를 반복적으로 갱신하여 연산하는 방식을 이용한다. 또한, 간섭 제거를 위해, 주요 간섭 성분을 단계적으로 제거하기 위한 순서 결정 및 블록 처리 방식을 이용한다. 이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 확장 FFT 기반의 QAM-FBMC 송신 구조를 나타내는 도면이다.
먼저, 본 발명을 설명하기 위해서는 QAM-FBMC의 간섭 시스템을 행렬 표현하여 모델링 할 필요가 있다. 아래 QAM-FBMC 시스템의 쌓인 벡터 표현은 선행문헌[3]의 것을 차용하였다.
송신 신호의 쌓인 벡터 표현(stacked matrix representation)을 위해 다음과 같이 파라미터를 정의한다.
Figure 112020005013409-pat00001
: 부반송파 수
Figure 112020005013409-pat00002
: 오버샘플링 계수(Oversampling factor)
Figure 112020005013409-pat00003
오버랩-섬(Overlap-and-sum) 구조를 고려한 송신 신호의 쌓인 벡터 표현을 위해 다음과 같이 파라미터를 정의한다.
Figure 112020005013409-pat00004
:
Figure 112020005013409-pat00005
길이를 갖는 전송된 신호
Figure 112020005013409-pat00006
이것은 송신 신호
Figure 112020005013409-pat00007
의
Figure 112020005013409-pat00008
을 벡터로 만든 것이다.
Figure 112020005013409-pat00009
: 쌓인 데이터 벡터(
Figure 112020005013409-pat00010
)
Figure 112020005013409-pat00011
Figure 112020005013409-pat00012
:
Figure 112020005013409-pat00013
번째 시간 구간의
Figure 112020005013409-pat00014
번째 부반송파에 해당하는 데이터 심볼
Figure 112020005013409-pat00015
을 원소로 가지는
Figure 112020005013409-pat00016
벡터
Figure 112020005013409-pat00017
: 쌓인 필터링 행렬
Figure 112020005013409-pat00018
Figure 112020005013409-pat00019
한 심볼에 해당하는
Figure 112020005013409-pat00020
길이 구간에서 앞
Figure 112020005013409-pat00021
샘플만큼을 더 고려한다.
Figure 112020005013409-pat00022
:
Figure 112020005013409-pat00023
을
Figure 112020005013409-pat00024
번째 칼럼 벡터(column vector)로 가진
Figure 112020005013409-pat00025
행렬
Figure 112020005013409-pat00026
:
Figure 112020005013409-pat00027
(
Figure 112020005013409-pat00028
)을
Figure 112020005013409-pat00029
번째 엘리먼트(element)로 가진
Figure 112020005013409-pat00030
벡터
Figure 112020005013409-pat00031
타임-도메인 컨볼루션 채널 행렬(Time-Domain Convolutional Channel Matrix)에 대하여 다음과 같이 파라미터를 정의한다.
Figure 112020005013409-pat00032
:
Figure 112020005013409-pat00033
사이즈
Figure 112020005013409-pat00034
의
Figure 112020005013409-pat00035
번째 칼럼(column)
Figure 112020005013409-pat00036
타임-도메인 슬라이서(Time-domain slicer)
Figure 112020005013409-pat00037
수신 신호의 쌓인 벡터 표현을 위해 다음과 같이 파라미터를 정의한다.
채널을 통과한
Figure 112020005013409-pat00038
번째 수신 신호
Figure 112020005013409-pat00039
는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112020005013409-pat00040
Figure 112020005013409-pat00041
: AWGN 벡터
수신 결합 필터
Figure 112020005013409-pat00042
를 거친
Figure 112020005013409-pat00043
번째 수신 심볼
Figure 112020005013409-pat00044
는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112020005013409-pat00045
,
Figure 112020005013409-pat00046
:
Figure 112020005013409-pat00047
심볼들에 대한 수신 결합 필터
Figure 112020005013409-pat00048
MMSE 조건을 고려한 수신 결합 필터 설계에 있어서, 선행문헌[3]의 경우
Figure 112020005013409-pat00049
번째 수신 신호로부터,
Figure 112020005013409-pat00050
번째 송신 심볼에 대해서만 MMSE 조건을 고려하고 있다. 본 발명을 위해서는
Figure 112020005013409-pat00051
번째 수신 신호로부터 인접한 다른 송신 심볼을 검출하여 단계적 간섭 제어에 활용해야 하므로, 해당 조건을
Figure 112020005013409-pat00052
번째 심볼에 대하여 수정하여 적용한다.
Figure 112020005013409-pat00053
번째 수신 신호로부터,
Figure 112020005013409-pat00054
번째 송신 심볼을 검출하기 위한 MMSE 수신 결합 필터 조건은 다음과 같다.
Figure 112020005013409-pat00055
Figure 112020005013409-pat00056
:
Figure 112020005013409-pat00057
번째 심볼을 추출할 수 있도록 하는 샘플링 행렬
즉,
Figure 112020005013409-pat00058
의
Figure 112020005013409-pat00059
번째 심볼에 대한 칼럼들을 추출하도록 하는 것이다.
해당 조건에 따른 MMSE 수신 결합 필터는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112020005013409-pat00060
본 발명의 실시예에 따른 QAM-FBMC의 MMSE수신 필터를 통한 단계적 간섭 제거 알고리즘에 있어서, 기본적으로는 MMSE-SIC의 단계적 간섭 제거 과정과 유사한 과정을 거친다. 그러나, 일반적인 SIC의 과정과는 다르게, QAM-FBMC의 경우 신호의 파워가 가장 큰
Figure 112020005013409-pat00061
번째 심볼만이 유효한 전송 심볼이며, 인접한
Figure 112020005013409-pat00062
(
Figure 112020005013409-pat00063
) 번째 심볼들은
Figure 112020005013409-pat00064
번째 심볼을 검출하는데 온전한 간섭으로 작용하며 이는
Figure 112020005013409-pat00065
번째 심볼보다 더 작은 간섭 파워를 가진다. 따라서, SIC의 순서를 고려하여 신호의 크기 순서대로 단계적 간섭 제거를 수행할 경우, 정작 원하는
Figure 112020005013409-pat00066
번째 심볼은 간섭 제거에 의한 이득을 받을 수 없다.
따라서, 본 발명에서는 SIC 를 통해 인접한
Figure 112020005013409-pat00067
(
Figure 112020005013409-pat00068
) 번째 심볼들을 검출한 후, 해당 검출된 심볼 성분을 이용하여 마지막으로 다시 목표
Figure 112020005013409-pat00069
번째 심볼을 재검출 하는 방식을 사용한다.
필요에 따라서, 부반송파 간 단계적 간섭 제거를 사용하여 추가적인 이득을 고려할 수 있으나, 통상적으로 너무 복잡도가 높고 효과가 미미하므로, 본 발명에서는 각 심볼 내 부반송파 내에서는 SIC 없이 한번에 블록 연산하여, 연산 속도 및 복잡도를 크게 감소시켰다.
먼저, 각 파라미터들은 다음과 같다.
Figure 112020005013409-pat00070
:
Figure 112020005013409-pat00071
번째 수신 신호
Figure 112020005013409-pat00072
:
Figure 112020005013409-pat00073
번째 검파 신호
Figure 112020005013409-pat00074
:
Figure 112020005013409-pat00075
의 경판정 심볼(hard decision symbol) 계산
Figure 112020005013409-pat00076
: QAM-변조 및 복원(demodulator and regeneration)
Figure 112020005013409-pat00077
:
Figure 112020005013409-pat00078
에서
Figure 112020005013409-pat00079
번째 심볼에 해당하는 칼럼만을 추출한 것으로,
Figure 112020005013409-pat00080
의
Figure 112020005013409-pat00081
번째 칼럼
Figure 112020005013409-pat00082
Figure 112020005013409-pat00083
:
Figure 112020005013409-pat00084
에서
Figure 112020005013409-pat00085
번째 심볼에 대한 칼럼을 모두 제거하거나 0으로 채워 널링(Nulling)한 행렬. 여기서, 널링은 칼럼을 모두 제거하거나　0으로 채우는 것을 의미한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 QAM-FBMC 시스템에서 MMSE 필터를 이용한 단계적 간섭 제어 수신 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
구체적인 과정을 피슈도-알고리즘(pseudo-algorithm)으로 아래에 설명한다.
제안하는 시스템에서 MMSE 필터를 이용한 단계적 간섭 제어 수신 방법은 간섭을 제거하기 위해 해당 심볼에 인접한 송신 심볼들을 검출하는 단계(210) 및 검출된 심볼 성분을 이용하여 다시 해당 심볼을 재검출하는 단계(220)를 포함한다.
구체적인 과정을 피슈도-알고리즘(pseudo-algorithm)으로 아래에 설명한다.
단계(210)에서 간섭을 제거하기 위해 해당 심볼에 인접한 송신 심볼들을 검출한다. 더욱 상세하게는 단계(211)에서 사전-제거(Pre-cancellation)를 선택적으로 수행한다.
Figure 112020005013409-pat00086
의 선행 심볼에 대한 검출 정보를 바탕으로 사전 심볼로부터의 간섭 신호를 제거한다. 다시 말해, 사전에 판정 완료된 선행 심볼 정보에 기초하여 선행 심볼로부터의 간섭 신호를 제거한다.
Figure 112020005013409-pat00087
만약 이전 심볼에 대한 검출 결과가 신뢰성이 없을 경우, 이 과정을 생략할 수 있다.
단계(212)에서
Figure 112020005013409-pat00088
에 대해 검출을 수행한다.
Figure 112020005013409-pat00089
단계(213)에서
Figure 112020005013409-pat00090
의 경판정 심볼(hard decision symbol)을 계산한다.
Figure 112020005013409-pat00091
단계(214)에서
Figure 112020005013409-pat00092
에 대해 제거를 수행한다.
Figure 112020005013409-pat00093
단계(215)에서
Figure 112020005013409-pat00094
에 대해서 단계(212) 내지 단계(214)을 반복한다.
이때, 다음을 순서대로 계산한다.
Figure 112020005013409-pat00095
Figure 112020005013409-pat00096
Figure 112020005013409-pat00097
만약, 단계(211)의 사전-제거 작업을 수행하지 않았을 경우,
Figure 112020005013409-pat00098
에 대해서도 신호 파워가 큰 순서대로 해당 과정을 반복한다.
펄스 형성 필터가 잘 설계된 QAM-FBMC의 경우
Figure 112020005013409-pat00099
의 인접 심볼을 제외하면 간섭의 파워의 크기가 크지 않으므로,
Figure 112020005013409-pat00100
에 대해서만 SIC 를 수행할 수 있다.
단계(220)에서 검출된 심볼 성분을 이용하여 다시 해당 심볼을 재검출한다.
단계(221)에서
Figure 112020005013409-pat00101
을 제외한 나머지 간섭 성분을 모두 제거한다.
Figure 112020005013409-pat00102
단계(222)에서
Figure 112020005013409-pat00103
에 대해 다시 검출을 수행한다.
Figure 112020005013409-pat00104
Figure 112020005013409-pat00105
:
Figure 112020005013409-pat00106
행렬 연산 시,
Figure 112020005013409-pat00107
에서
Figure 112020005013409-pat00108
번째 심볼에 해당하는 칼럼을 널링하여 계산한 것이다.
단계(223)에서
Figure 112020005013409-pat00109
를 통해 QAM 복조를 수행한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 결과이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션의 파라미터는 다음과 같다:
Figure 112020005013409-pat00110
= 64, 64-QAM이고,
Extended Pedestrian A
적용 필터 G30/G50 [3]
앞서 설명된 바와 같이, 단계(210)에서의 사전-제거(Pre-cancellation)를 적용하고, 단계(250)에서
Figure 112020005013409-pat00111
에 대해 단계적 간섭 제거를 시행하였다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 BER 성능 결과이다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과에 의해, 제안된 간섭 제거 방식이 사용된 수신기를 통하여, 잔여 간섭이 크게 감소하며, 그 결과 개선된 비트 에러율 성능을 보임을 확인할 수 있었다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다.　 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다.　 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다.　 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다.　 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다.　 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다.　 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다.　 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.　 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.　 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.　 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.　
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.　 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (10)

  1. MMSE 필터를 이용하여 간섭을 제거하기 위해 해당 심볼에 인접한 송신 심볼들을 검출하는 단계; 및
    검출된 인접한 송신 심볼 성분을 이용하여 다시 해당 심볼을 재검출하는 단계
    를 포함하고,
    검출된 인접한 송신 심볼 성분을 이용하여 다시 해당 심볼을 재검출하는 단계는,
    해당 심볼을 제외한 나머지 간섭 성분을 모두 제거하는 단계; 및
    해당 심볼에 대해 재검출하는 단계
    를 포함하고,
    MMSE 필터를 반복적으로 갱신하고, 간섭 성분을 단계적으로 제거하기 위한 순서 결정 및 블록 처리 방식을 이용하며, 연산 속도 및 복잡도를 감소시키기 위해 각 심볼 내 부반송파 내에서 SIC(Successive Interference Cancellation) 없이 한번에 블록 연산하고,
    추가적인 계산 복잡도와 시스템 딜레이 없이 간섭을 제거하기 위해 인접 심볼로부터의 간섭을 제거할 때, 인접 심볼에 대한 수신 신호를 사용하지 않고 목표 시간 구간에서 블록 신호 처리를 통해 제거하며,
    해당 심볼이 간섭 제거에 의한 이득을 받도록 하기 위해 인접한 심볼들을 검출한 후, 검출된 인접한 심볼 성분을 이용하여 다시 해당 심볼을 재검출하는
    단계적 간섭 제어 수신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    간섭을 제거하기 위해 해당 심볼에 인접한 송신 심볼들을 검출하는 단계는,
    사전-제거(Pre-cancellation)를 선택적으로 수행하는 단계;
    해당 심볼에 대한 검출을 수행하는 단계;
    해당 심볼의 경판정 심볼(hard decision symbol)을 계산하는 단계; 및
    해당 심볼에 대한 제거를 수행하는 단계
    를 포함하는 단계적 간섭 제어 수신 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    해당 심볼에 인접한 송신 심볼들에 대하여, 각 심볼에 대한 검출을 수행하고, 각 심볼의 경판정 심볼을 계산하고, 각 심볼에 대한 제거를 수행하는 단계를 반복하는
    단계적 간섭 제어 수신 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    선행 심볼에 대한 사전 검출 정보에 기초하여 선행 심볼로부터의 간섭 신호를 제거하는
    단계적 간섭 제어 수신 방법.
  5. 삭제
  6. MMSE 필터를 이용하여 간섭을 제거하기 위해 해당 심볼에 인접한 송신 심볼들을 검출하고, 검출된 인접한 송신 심볼 성분을 이용하여 다시 해당 심볼을 재검출하는 검출부
    를 포함하고,
    검출부는,
    검출된 인접한 송신 심볼 성분을 이용하여 다시 해당 심볼을 재검출하고, 해당 심볼을 제외한 나머지 간섭 성분을 모두 제거하며, 해당 심볼에 대해 재검출하고,
    MMSE 필터를 반복적으로 갱신하고, 간섭 성분을 단계적으로 제거하기 위한 순서 결정 및 블록 처리 방식을 이용하며, 연산 속도 및 복잡도를 감소시키기 위해 각 심볼 내 부반송파 내에서 SIC(Successive Interference Cancellation) 없이 한번에 블록 연산하고,
    추가적인 계산 복잡도와 시스템 딜레이 없이 간섭을 제거하기 위해 인접 심볼로부터의 간섭을 제거할 때, 인접 심볼에 대한 수신 신호를 사용하지 않고 목표 시간 구간에서 블록 신호 처리를 통해 제거하며,
    해당 심볼이 간섭 제거에 의한 이득을 받도록 하기 위해 인접한 심볼들을 검출한 후, 검출된 인접한 심볼 성분을 이용하여 다시 해당 심볼을 재검출하는
    단계적 간섭 제어 수신 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    검출부는,
    사전-제거(Pre-cancellation)를 선택적으로 수행하고, 해당 심볼에 대한 검출을 수행하며, 해당 심볼의 경판정 심볼(hard decision symbol)을 계산하고, 해당 심볼에 대한 제거를 수행하는
    단계적 간섭 제어 수신 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    해당 심볼에 인접한 송신 심볼들에 대하여, 각 심볼에 대한 검출을 수행하고, 각 심볼의 경판정 심볼을 계산하고, 각 심볼에 대한 제거를 수행하는 단계를 반복하는
    단계적 간섭 제어 수신 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    선행 심볼에 대한 사전 검출 정보에 기초하여 선행 심볼로부터의 간섭 신호를 제거하는
    단계적 간섭 제어 수신 장치.
  10. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2420886C1 (ru) * 2007-03-02 2011-06-10 Квэлкомм Инкорпорейтед Конфигурирование повторителя
KR101060875B1 (ko) * 2008-11-18 2011-08-31 주식회사 세아네트웍스 데이터 수신 방법 및 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160241316A1 (en) * 2015-02-13 2016-08-18 Wi-Lan Labs, Inc. Enhanced pre-ordered pre-weighted transmission

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